Реферати українською » Физика » Коливальний рух тіл, зважених в магнітних колоїдних наносистемах


Реферат Коливальний рух тіл, зважених в магнітних колоїдних наносистемах

>Реферат

>Колебательное рух тіл, зважених в магнітних колоїднихнаносистемах


Що стосується, колиплавающее в рідини тіло повантажено у ній частково, його рівновагу здійснюється з допомогою рівності сил тяжкості іархимедовой сили, діючої на занурену частина тіла. Вплив додаткової зовнішньої сили,сонаправленной з силою тяжкості призводить до додатковому зануренню тіла. А після припинення його дії тіло повертається до стану рівноваги з допомогою яка викидає сили, у своїй, він може здійснювати коливальне рух, тривалість визначається добротністю системи. Метою справжньої роботи є підставою дослідження такого роду коливального руху, скоєного тілом, частково зануреним у середу, здатну намагнітіться при вплив магнітного поля. І тут, можливо використання періодично діючої яка викидає сили, створюваної магнітним полем.

Магнітні колоїднінаносистеми (магнітні рідини) мають також низку цікавих властивостей, обумовлених унікальне поєднання їх плинності й уміннянамагничивания у магнітному полі [1]. Однією з таких властивостей є виштовхуваннянемагнитного тіла, зануреного в магнітну рідина до області слабшого магнітного поля. Що стосується використання періодично мінливого магнітного поля, сила, діюча на тіло, стає перемінної. Для проведення експериментальних досліджень використовувалася установка, загальна схема якої приведено малюнку 1.

6

 

1

 

8

 

 

7

 

2

 

4

 

3

 

5

 

Мал.1. Експериментальна установка.

1 – електродвигун з редуктором;

2 – котушка;

3, 4 – джерела струму;

5 – амперметр;

6 – скляна колба;

7 – освітлювач тіньової проекції;

8 – екран з міліметрової папером.

Рис.2 Схема установкиРис.3 Скляний плавок

1 – електродвигун з редуктором;

2 – котушка;

3, 4 – джерела струму;

5 – амперметр;

6 – скляна колба;

7 –немагнитное тіло (скляний поплавець, рис.3);

8 –МЖ;

Як об'єкти дослідження використовувалося тіло (рис.3), що було скляну ампулу, частково заповнену свинцевій дробом з продовженням як циліндричною трубки. За певного кількості дробинок такий поплавець встановлювався вертикально в рідини, тож його кінець як циліндричною трубки перебував за їхніми поверхнею.Магнитнийнаноколлоид був налитий в циліндричну кюветі 6 (Мал.1), яка встановлювалася нанамагничивающее пристрій 2. Якнамагничивающего устрою використовувалася котушка з малої висотою іферромагнитним серцевинами зімагнитомягкого заліза. Оцінка амплітуди коливань проводилася за тіньової проекції кінця поплавця на екрані 8 з міліметрової сіткою. До сформування періодично впливає поля було сконструйоване пристрій 1, періодично подає напруга прямокутної форми нанамагничивающую систему.

1

 
>Рис.4 Двигун з редуктором

1 – електродвигун з редуктором;

2 – диск, один бік якого замикає ланцюг, пов'язану з котушками, інша розмикає її;

3 – щітки.


При вплив магнітного поля, поплавець відчував додатковувиталкивающую силу з допомогою взаємодії половіючі жита із магнітної рідиною. Її появу можна пояснити так. Дія магнітного поля призводить донамагничиванию рідкої середовища, а разі розірвання її помилки (наприклад, перебування у ній немагнітних тіл) межах розділу виникають магнітні полюси.Немагнитние тіла у своїй може бути уподібнені “магнітним дірам“, у яких магнітний момент, спрямований протилежно полю. Якщо тіло маєанизотропную форму, воно встановлюється великий віссю вздовж поля (що призводило більшої стійкості дослідженого нами об'єкта), і у випадку неоднорідного поля на тіло впливає сила, прагне виштовхнути їх у область слабшого поля. Розмір цієї сили визначається вираженням:

де - магнітний момент магнітної дірки.

Розмір , то, можливо представленій у вигляді

,

де магнітна сприйнятливість магнітної рідини, -размагничивающий чинник тіла, - його обсяг. З огляду на це, для справедливо вираз:

Періодичне вплив такий сили призводить до виникнення змушених коливань зануреного в рідина тіла, як і спостерігалося під час проведення експерименту. Створення періодично діючої сили здійснювалося з допомогою подачі нанамагничивающую системуоднополярних прямокутних імпульсів напруги зіскважностью, рівної тривалості імпульсу. Для таких імпульсів використовувався двигун 1 (>Рис.4) з регульованої частотою обертання, на осі якого закріплювався диск 2, половина поверхні якого було проводить, друга – ізольована діелектричним плівкою (рис.4). До диску притиснуті графітові щітки 3, які у випадку перебування їх у проводяться секторі замикали ланцюг харчування електромагніта, і розмикали її, опинившись внаслідок обертання диска з йогонепроводящем секторі. Таке пристрій дозволяло отримувати імпульси струму внамагничивающей системі до 1 А. Частота прямування імпульсів змінювалася з допомогою регулювання швидкості обертання валу двигуна шляхом зміни, подаваного нею напруги від автономного джерела харчування (4).

Виявилося, що амплітуда коливань зануреного в магнітнийнаноколлоид об'єкта дослідження, що виникають унаслідок періодично чинного магнітного поля, залежить від частотивоздействующей сили (частоти змінного магнітного поля). Початковий збільшення частоти призводить до збільшення амплітуди, а попри деякий значенні частотивинуждающей сили залежність амплітуди від частоти має максимум, характерний резонансних явищ. Встановлено, що з вищому значенні перемінної сили максимум більш виражений, ще, його крутість залежить від в'язкості рідини і параметрів коливного тіла. На див. мал.5 показані графіки залежностей амплітуди коливань ампули від частоти поля що за різних значеннях величини імпульсу струму внамагничивающей системі.

Вочевидь, що простежується явище збільшення амплітуди коливань є наслідком збіги частоти власних коливань частково зануреного в рідина тіла із частотою періодично мінливих зовнішньої сили. Для перевірки цього оцінимо частоту власних коливань використовуваного об'єкта досліджень. Для цього він проведемо аналогію між його коливаннями і коливаннями пружинного маятника. Як відомо, коливання маятника здійснюються наявністю сили,возвращающей тіло до стану його рівноваги. Що стосується пружинного маятника такий силою є сила пружності , а частота його власних коливань дорівнює . У нашому випадку роль сили,возвращающей тіло у рівноважний стан, євиталкивающая сила, повертає тіло у становище рівноваги. Неважко показати, що вираз з цією сили запишеться як , де - площа перцевого перерізу зануреного циліндра, - усунення тіла від становища рівноваги. Порівнюючи вираз з цією сили з силою пружності, можна визначити вираз для , тобто., . Тоді . Останнє вираз дозволяє розрахувати частоту власних коливань ампули (в припущенні дрібниці сил опору). Її значення можна визначити також експериментально, змістивши тіло від становища рівноваги (повантаживши додатково на деяке відстань) і далі, надавши йому кілька днів перебувати у коливальному русі. Проведені експерименти і забезпечувала розрахунки показали, що власна частота коливань досліджуваного тіла близька до резонансної частоті, у разі змушених коливань.

Проведені дослідження дозволили дійти невтішного висновку про можливість застосування дослідженого явища практично. Зокрема, виникла ідея використання магнітногонаноколлоида з запровадженим до ньогонемагнитним наповнювачем (>шлифовальним порошком) для шліфовки поверхонь деталей. І тут деталь закріплюється в кюветі знамагничивающей рідиною отже призначена для шліфовки площину деталі утворює певний гострий кут до горизонталі. Попередньо у потужному магнітномунаноколлоиде розмішується шліфувальний порошок (діамантові чикорундовиенемагнитние частки).Кювету мають в перемінному неоднорідному магнітному полі, направленому вздовж вертикалі. Через війну впливу полянемагнитние частки виштовхуються в галузі сильнішого поля і притискаються до. Що стосується періодичного впливу поля вони роблять коливальні руху, шліфуючи поверхню. Попередньо пророблені експерименти дозволяють укласти про можливість розробки такого способу шліфовки.

Отже, у "справжній роботі досліджені особливості коливального руху поміщених у магнітнийнаноколлоид немагнітних тіл при вплив неоднорідного, періодично мінливого магнітного поля, встановлена і досліджувана явище резонансу при таких коливаннях. За підсумками аналізу проведених досліджень, і результатів попередніх дослідів показано розробки нового способу шліфовки деталей.


Література

БлумЭ.Я., Майоров М.М.,Цеберс А.О. Магнітні рідини.

>Гомулина М.М. Комп'ютерні навчальні і демонстраційні програми. // «Фізика», 1999, № 12.

Підвищення ефективності наочності під час використання динамічних комп'ютерних моделей // Теоретичні проблеми фізичної освіти. – Санкт-Петербург: Освіта, 1996. – 87 з.

>СтариченкоБ.Е. Комп'ютерні технології освіти. Інструментальні системи педагогічного призначення.

Теорія й методику навчання фізиці у шкільництві. Приватні питання. Під ред. С.Є. Кам'янецького. // М.: Академія, 2000.

>Хуторской А.В. Розвиток обдарованості школярем: Методика продуктивного навчання. — М., 2000. — З. 66.

Теорія й методику навчання фізиці у шкільництві. Загальні питання. Під ред. С.Є. Кам'янецького, М.С.Пуришевой. // М.: Академія, 2000.


Схожі реферати:

Навігація